WO2022138163A1 - 穿孔順序データ生成装置、穿孔順序データ生成方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

穿孔順序データ生成装置（１０）は、位置取得部（１１０）、順序データ生成部（１２０）、及び画面出力部（１３０）を備えている。位置取得部（１１０）は、穿孔位置データを取得する。穿孔位置データは、切羽に形成されるべき複数の発破孔それぞれの当該切羽における位置を示している。順序データ生成部（１２０）は、穿孔位置データを用いて、複数の発破孔の形成順序の推奨順を示す第１順序データを生成する。順序データ生成部（１２０）は、第１順序データを生成する際、モデル記憶部（１４０）が記憶しているモデルを用いる。画面出力部（１３０）は、推奨順を示す画面データを生成して出力する。

Description

穿孔順序データ生成装置、穿孔順序データ生成方法、及びプログラム

　本発明は、穿孔順序データ生成装置、穿孔順序データ生成方法、及びプログラムに関する。

　トンネルや坑道において、切羽で発破を行う時には、爆薬を挿入するための発破孔が形成される。この発破孔を形成する工程を補助するための技術としては、例えば特許文献１に記載の技術がある。特許文献１には、ブームに設けられた穿孔機を用いてトンネルの掘削を行う際に、切羽で形成された発破孔の位置を、移動台車の位置、姿勢及び向きの情報、並びに穿孔機の位置の情報を用いて計算すること、及び、計算された位置をモニターに表示することが記載されている。

特開２０１８－１９７４４５号公報

　一般的に、切羽には複数の発破孔が形成される。このため、これら複数の発破孔の形成順序によって、発破孔の形成に必要な労力が変わる。しかし、発破孔の形成順序を最適化することは難しい。本発明の目的の一例は、切羽に複数の発破孔を形成する場合において、これら複数の発破孔の形成順を決定しやすくすることにある。

　本発明によれば、切羽に形成されるべき複数の発破孔それぞれの前記切羽における位置を示す穿孔位置データを取得する位置取得部と、
　前記穿孔位置データを用いて、前記複数の発破孔の形成順序の推奨順を示す第１順序データを生成する順序データ生成部と、
　前記推奨順を示す画面データを生成して出力する画面出力部と、
を備える穿孔順序データ生成装置が提供される。

　本発明によれば、コンピュータが、
　　切羽に形成されるべき複数の発破孔それぞれの前記切羽における位置を示す穿孔位置データを取得する位置取得処理と、
　　前記穿孔位置データを用いて、前記複数の発破孔の形成順序の推奨順を示す第１順序データを生成する順序データ生成処理と、
　　前記推奨順を示す画面データを生成して出力する画面出力処理と、
を行う穿孔順序データ生成方法が提供される。

　本発明によれば、コンピュータに、
　　切羽に形成されるべき複数の発破孔それぞれの前記切羽における位置を示す穿孔位置データを取得する位置取得機能と、
　　前記穿孔位置データを用いて、前記複数の発破孔の形成順序の推奨順を示す第１順序データを生成する順序データ生成機能と、
　　前記推奨順を示す画面データを生成して出力する画面出力機能と、
を持たせるプログラムが提供される。

　本発明によれば、切羽に複数の発破孔を形成する場合において、これら複数の発破孔の形成順が決定しやすくなる。

　上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。

第１実施形態に係る穿孔順序データ生成装置の使用環境を説明するための図である。 穿孔順序データ生成装置の機能構成の一例を示す図である。 画面出力部によって表示される画面の一例を示す図である。 穿孔順序データ生成装置のハードウェア構成例を示す図である。 第２実施形態に係る穿孔順序データ生成装置の機能構成の一例を示す図である。 穿孔データ記憶部が記憶しているデータの一例を示す図である。 第３実施形態に係る穿孔順序データ生成装置の機能構成の一例を示す図である。 画面出力部が出力する画面データに従った画面の一例を示す図である。 第４実施形態に係る穿孔順序データ生成装置が行う処理の第１例を説明するための図である。 第４実施形態に係る穿孔順序データ生成装置が行う処理の第２例を説明するための図である。 第５実施形態に係る穿孔順序データ生成装置の機能を説明するための図である。 画面出力部が出力する画面の一例を示す図である。 第６実施形態に係る穿孔順序データ生成装置の機能を説明するための図である。 第７実施形態に係る穿孔順序データ生成装置の機能を説明するための図である。 第８実施形態に係る穿孔順序データ生成装置の機能を説明するための図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

（第１実施形態）
　図１は、本実施形態に係る穿孔順序データ生成装置１０の使用環境を説明するための図である。穿孔順序データ生成装置１０は、穿孔機２０と共に使用される。穿孔機２０は、トンネルや坑道などの切羽に複数の発破孔を形成する。これら複数の発破孔は、例えば爆薬を装填するために用いられる。これら複数の発破孔の形成位置は、例えば作業員によって決定される。穿孔順序データ生成装置１０は、既にその位置が決定されている複数の発破孔の形成順序の推奨順を示すデータ（以下、第１順序データと記載）を生成する。

　穿孔順序データ生成装置１０は、第１順序データが示す推奨順を示す画面データを生成して出力する。例えば穿孔順序データ生成装置１０は、穿孔機２０の操縦席に設けられたディスプレイに画面データを送信して表示させてもよい。

　また穿孔機２０の操縦者が拡張現実用のヘッドマウントディスプレイを装着している場合、穿孔順序データ生成装置１０は、拡張現実用の画面データを生成し、このヘッドマウントディスプレイに送信して表示させてもよい。この場合の画面データの一例は、切羽における複数の発破孔の位置及び推奨順を、拡張現実画面に表示させるためのデータである。そしてヘッドマウントディスプレイは、画面データと、ヘッドマウントディスプレイに装着されたカメラが生成した切羽の画像に、切羽における複数の発破孔の位置を示すマーク及び形成順を示す数値を重ね、マークが重なった画像を表示する。

　また穿孔機２０が、切羽に画像を投影する投影装置を備えている場合、穿孔順序データ生成装置１０は、画面データとして、切羽に複数の発破孔の位置を、第１順序データが示す推奨順とともに投影するためのデータを生成し、投影装置に送信する。投影装置は、この画面データを用いて、切羽に、発破孔の位置を、第１順序データが示す推奨順とともに投影する。

　また穿孔順序データ生成装置１０が出力する画面データは、複数の発破孔の位置および第１順序データが示す形成順とともに、当該形成順に従った穿孔機２０のブーム２２の動きを示す動画（例えばアニメーション）を含んでいてもよい。

　本図に示す例において、穿孔順序データ生成装置１０は穿孔機２０の外部に設けられている。ただし、穿孔順序データ生成装置１０は穿孔機２０に搭載されていてもよい。

　図２は、穿孔順序データ生成装置１０の機能構成の一例を示す図である。穿孔順序データ生成装置１０は、位置取得部１１０、順序データ生成部１２０、及び画面出力部１３０を備えている。

　位置取得部１１０は、穿孔位置データを取得する。穿孔位置データは、切羽に形成されるべき複数の発破孔それぞれの切羽における位置を示している。穿孔位置データは、例えばトンネル又は坑道を形成する作業を行っている人又はその計画を立案する人によって形成され、穿孔順序データ生成装置１０のユーザから位置取得部１１０に入力される。穿孔位置データは、例えば切羽を示す２次元平面における複数の発破孔それぞれの座標を示している。なお、穿孔位置データは、３次元空間における複数の発破孔それぞれの掘り始め（孔口）の座標であってもよい。また、穿孔位置データは、さらに、各発破孔別にその発破孔の角度（掘りたい角度）を含んでいてもよい。また、穿孔位置データは、３次元空間における複数の発破孔それぞれの掘り始め（孔口）及び掘り終わり（孔尻）それぞれの座標を含んでいてもよい。この場合、位置取得部１１０は、孔口及び孔尻の座標を結んだ直線の角度を算出することにより、その発破孔の角度（掘りたい角度）を算出できる。

　順序データ生成部１２０は、穿孔位置データを用いて、上記した第１順序データを生成する。第１順序データを生成する際、順序データ生成部１２０は、例えば、すべての発破孔を形成するために必要な時間（作業時間）が最小になるように、又は経路が最短になるように、第１順序データ示す推奨順を決定する。

　順序データ生成部１２０は、穿孔位置データの他に、モデル記憶部１４０が記憶しているモデルを用いて第１順序データを生成する。モデル記憶部１４０が記憶しているモデルは、少なくとも穿孔位置データを用いて第１順序データを生成するものであり、例えばニューラルネットワークなどの機械学習によって生成されてもよいし、最短経路を探索するアルゴリズム（例えば２－ｏｐｔ法）に基づいたプログラムであってもよい。機械学習の場合、教師データは、過去の事例における、穿孔位置データと作業時間（又は径路）を含んでいる。

　なお、モデル記憶部１４０が記憶しているモデルを調整することにより、第１順序データにおいて、特定の領域（例えば外側）に位置する発破孔が先に形成されるようにすることも可能である。これは、例えば最短経路を探索するアルゴリズムにおいて重みづけ係数を付与することにより、実現できる。

　また、モデル記憶部１４０が記憶しているモデルの入力には、穿孔機２０の情報、例えば発破孔の形成を行うブーム２２の数が含まれていてもよい。この場合、穿孔順序データ生成装置１０のユーザは、穿孔機２０の情報も位置取得部１１０に入力する。

　画面出力部１３０は、推奨順を示す画面データを生成して出力する。画面データの出力先などの具体例は、図１を用いて説明した通りである。

　図３は、画面出力部１３０によって表示される画面の一例を示す図である。本図に示す画面において、複数の発破孔それぞれの位置が、各発破孔の形成順を示す数値とともに表示されている。また形成順を示す線も表示されている。この線は、ある発破孔と、その次に形成されるべき発破孔とを結んだものである。

　作業者（例えば穿孔機２０の操作者）は、この画面を見た後、必要に応じて、実際の穿孔時には、任意の発破孔をスキップしたり、一部の発破孔の穿孔順を入れ替えてもよい。また、穿孔順序データ生成装置１０の操作者は、これらスキップ及び入れ替えを示す入力を穿孔順序データ生成装置１０に対して行ってもよい。この場合、順序データ生成部１２０は、この入力に従って第１順序データを修正する。

　なお、画面出力部１３０が出力する画面には、発破孔の形成順序が表形式で表示されていてもよい。

　図４は、穿孔順序データ生成装置１０のハードウェア構成例を示す図である。穿孔順序データ生成装置１０は、バス１０１０、プロセッサ１０２０、メモリ１０３０、ストレージデバイス１０４０、入出力インタフェース１０５０、及びネットワークインタフェース１０６０を有する。

　バス１０１０は、プロセッサ１０２０、メモリ１０３０、ストレージデバイス１０４０、入出力インタフェース１０５０、及びネットワークインタフェース１０６０が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ１０２０などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。

　プロセッサ１０２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit） やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などで実現されるプロセッサである。

　メモリ１０３０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで実現される主記憶装置である。

　ストレージデバイス１０４０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、メモリカード、又はＲＯＭ（Read Only Memory）などで実現される補助記憶装置である。ストレージデバイス１０４０は穿孔順序データ生成装置１０の各機能（例えば位置取得部１１０、順序データ生成部１２０、及び画面出力部１３０）を実現するプログラムモジュールを記憶している。プロセッサ１０２０がこれら各プログラムモジュールをメモリ１０３０上に読み込んで実行することで、そのプログラムモジュールに対応する各機能が実現される。また、ストレージデバイス１０４０はモデル記憶部１４０としても機能する。

　入出力インタフェース１０５０は、穿孔順序データ生成装置１０と各種入出力機器とを接続するためのインタフェースである。

　ネットワークインタフェース１０６０は、穿孔順序データ生成装置１０ネットワークに接続するためのインタフェースである。このネットワークは、例えばＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）である。ネットワークインタフェース１０６０がネットワークに接続する方法は、無線接続であってもよいし、有線接続であってもよい。

　以上、本実施形態によれば、穿孔順序データ生成装置１０は、切羽に形成すべき複数の発破孔の位置を示す穿孔位置データを取得すると、これら複数の発破孔の形成順序の推奨順を示す第１順序データを生成し、この推奨順を示す画面データを出力する。したがって、作業者は、複数の発破孔の形成順を決定しやすくなる。この結果、発破孔形成の計画作成時、及び穿孔時の双方の労力が削減される。

（第２実施形態）
　図５は、本実施形態に係る穿孔順序データ生成装置１０の機能構成の一例を示す図である。本図に示す穿孔順序データ生成装置１０は、以下の点を除いて、第１実施形態に係る穿孔順序データ生成装置１０と同様の構成である。

　まず穿孔順序データ生成装置１０は、穿孔データ記憶部１５０を備えている穿孔データ記憶部１５０は、現在形成されているトンネル又は坑道における、穿孔データを記憶している。穿孔データは、すでに形成された発破孔を穿孔した時の穿孔機２０の動作に関するデータを記憶している。

　そして順序データ生成部１２０は、第１順序データを生成するときに、穿孔位置データに加えて、穿孔データの少なくも一部を用いる。これは、穿孔データが、そのトンネル又は坑道が形成されている領域の地質を反映しているためである。発破孔の形成時間は、地質によっても変化する。このため、本実施形態においては、モデル記憶部１４０が記憶しているモデルは、入力として穿孔データも用いる。

　図６は、穿孔データ記憶部１５０が記憶しているデータの一例を示す図である。穿孔データは、トンネル又は坑道の延在方向における位置を特定するデータ（例えば何回目の発破を行うときに形成された発破孔かを示すデータ：図６では切羽番号と記載）を、その位置に発破孔を穿孔したときの穿孔データを記憶している。一つの切羽において複数の発破孔が形成されているが、穿孔データは、この発破孔別に、切羽における発破孔の位置を示すデータとともに記憶されている。

　本図に示す例において、穿孔データは、単位長さ当たりの所要時間、振動データ、操作データ、出力データ及び画像データを含んでいる。

　単位長さ当たりの所要時間は、発破孔を単位長さ（例えば５０ｃｍ）掘り進めるときに要した時間である。振動データは、穿孔時に生じた振動及び音の少なくとも一方のチャートを示している。これらのデータは、地層の違いを直接示している。

　操作データは、穿孔時にオペレータが穿孔機２０に対して行った操作（例えばレバーなどの機械操作）の履歴を示している。操作データは、穿孔時にオペレータが苦労していたか否かを示しており、間接的に穿孔に要する時間の長さを示している。

　出力データは、穿孔機２０の出力の大きさの履歴を示している。穿孔機２０が油圧式の装置の場合、出力は油圧や油温度などで示される。また穿孔機２０が電動式の装置の場合、出力は、消費電力値（電流値でもよい）などで示される。地層が硬い場合、穿孔に必要なエネルギーは大きくなる。このため、出力データも、間接的に穿孔に要する時間の長さを示している。

　画像データは、切羽の画像である。なお、画像データの代わりに、又は画像データとともに、切羽の表面の凹凸の分布を示す凹凸データが用いられてもよい。凹凸データは、例えば３Ｄ－ＬｉＤＡＲを用いて生成される。画像データを解析することにより、切羽の凹凸を把握することができる。切羽の凹凸は、切羽が位置する領域の地層や切羽の状態を示している。また、画像データが色データを含む場合、色の分布から切羽の硬さの分布も推定できる。このため、画像データ（又は凹凸データ）も、発破孔の形成順に影響を与える。

　なお、順序データ生成部１２０が用いる穿孔データは、所定回数前（例えば直前のデータ、２回前まで、又は３回前まで）のデータであるのが好ましい。

　本実施形態によっても、第１実施形態と同様に、発破孔形成の計画作成時、及び穿孔時の双方の労力が削減される。また、順序データ生成部１２０は、複数の発破孔の形成順序の推奨順を示す第１順序データを生成するときに、穿孔データを用いる。穿孔データは、切羽の状態や切羽の周囲の地層の状態を示している。このため、第１順序データの信頼度は高くなる。

（第３実施形態）
　図７は、本実施形態に係る穿孔順序データ生成装置１０の機能構成の一例を示す図である。本図に示す穿孔順序データ生成装置１０は、以下の点を除いて、第２実施形態に係る穿孔順序データ生成装置１０と同様の構成である。

　まず穿孔順序データ生成装置１０は、第２順序データ取得部１６０を備えている。第２順序データ取得部１６０は、第２順序データを取得する。第２順序データは、第１順序データとは異なるデータであって前記複数の発破孔の形成順序を示している。第２順序データは、例えば作業員（穿孔機２０の操作者でもよい下の人でも良い）によって形成されており、作業員による経験則に従った順序を示している。

　そして画面出力部１３０は、画面データとして、第１順序データが示す形成順序と、第２順序データが示す形成順序と、を視覚的に確認するためのデータを生成する。なお、画面データは、第１順序データに従ったときの作業時間の予測値及び第２順序データに従ったときの作業時間の予測値、並びにこれら２つの予測値の差、の少なくとも一方を含んでいてもよい。なお、これら予測値及び差は、音声によって出力されてもよい。

　なお、画面データが、ブーム２２の動きを示すアニメーションを含んでいる場合、この画面データは、第１順序データに従ったブーム２２の動きのみを示してもよいし、第１順序データに従ったブーム２２の動き及び第２順序データに従ったブーム２２の動きのそれぞれを半透過状態で重ねて示してもよいし、第１順序データに従ったブーム２２の動き及び第２順序データに従ったブーム２２の動きを互いに異なる表示領域に示してもよい。

　図８は、画面出力部１３０が出力する画面データに従った画面の一例を示す図である。本図において、画面には、第１順序データを示す領域と第２順序データを示す領域とが含まれている。各領域における表示内容は、図３を用いて説明した通りである。

　なお、この画面には、第１順序データと第２順序データの一方を選択するためのボタンが表示されていてもよい。穿孔機２０の操作者は、このボタンを用いて、実際に適用する順序データを選択する。その後、穿孔順序データ生成装置１０は、選択された順序データに従って複数の発破孔を形成するためのガイドを行う。

　本実施形態によっても、第２実施形態と同様の効果が得られる。また、画面データに従った画面には、第１順序データとともに第２順序データも含まれる。このため、作業員は、今までの経験則と比較して、発破孔の形成順がどのように変わったかを視覚的に把握できる。

（第４実施形態）
　本実施形態において、穿孔機２０は複数のブーム２２を有しており、複数のブーム２２を並行して動作させる。そして穿孔順序データ生成装置１０は、複数のブーム２２別に、そのブーム２２に対応する第１順序データを生成する。

　具体的には、位置取得部１１０が穿孔位置データを取得すると、順序データ生成部１２０は、複数の発破孔別に、その発破孔に到達可能なブーム２２を割り当てる（以下、割り当てデータと記載）。この際、一つの発破孔に複数のブーム２２が割り当てられることもある。そして順序データ生成部１２０は、割り当てバランスを示す情報を取得する。この情報は、複数のブーム２２別に、当該ブーム２２に割り充てるべき発破孔の個数（または発破孔の全数に対する割合）を示しており、例えば作業者によって穿孔順序データ生成装置１０に入力される。

　次いで順序データ生成部１２０は、複数のブーム２２別に、そのブーム２２が穿孔すべき発破孔の数を算出する。この際、順序データ生成部１２０は、上記した割り当てデータを用いる。次いで順序データ生成部１２０は、算出した発破孔の数を用いて、複数のブーム２２別に、そのブーム２２に対応する第１順序データを生成する。そして順序データ生成部１２０は、複数のブーム２２が第１順序データに従って動作した時に、互いに物理的に干渉しないかどうかを確認し、問題がなければその第１順序データを確定する。一方、複数のブーム２２が互いに干渉すると予想される場合、順序データ生成部１２０は、他の第１順序データを生成し、同様の処理を繰り返す。

　なお、順序データ生成部１２０は、複数のブーム２２別に、そのブーム２２が穿孔すべき発破孔の数を算出する際に、各発破孔が形成される部分の硬さを示すデータを用いてもよい。このデータは、例えば過去（例えば直前）における各発破孔の穿孔データ（例えば穿孔に要した時間）である。そして順序データ生成部１２０は、相対的に硬い場所が割り当てられたブーム２２について、割り当てられた発破孔の数を少なくする。

　図９は、本実施形態に係る穿孔順序データ生成装置１０が行う処理の第１例を説明するための図である。本図に示す例において、穿孔機２０は３本のブーム２２（左ブーム、中ブーム、右ブーム）を有している。図９（Ａ）に示すように、穿孔位置データは、発破孔の位置情報を有しているが、各発破孔がどのブーム２２によって穿孔されるべきかを示す情報を有していない。そして図９（Ｂ）の画面データに示すように、順序データ生成部１２０は、３本のブーム２２別に、第１順序データを生成する。

　図１０は、本実施形態に係る穿孔順序データ生成装置１０が行う処理の第２例を説明するための図である。本図に示す例において、穿孔機２０は３本のブーム２２（左ブーム、中ブーム、右ブーム）を有している。図１０（Ａ）に示すように、穿孔位置データは、発破孔の位置情報に加えて、各発破孔がどのブーム２２によって穿孔されるべきかを示す情報も有している。そして図１０（Ｂ）の画面データに示すように、順序データ生成部１２０は、３本のブーム２２別に、第１順序データを生成する。この際、順序データ生成部１２０は、各ブーム２２が担当すべき発破孔の数も変更している。例えば順序データ生成部１２０は、左ブームが担当すべき領域の地質が硬かった場合、左ブームが担当すべき発破孔の数を減らし、中ブームが担当すべき発破孔の数を増やす。

　以上、本実施形態によれば、穿孔機２０が複数のブーム２２を有している場合に、穿孔順序データ生成装置１０は、各ブーム２２別に第１順序データを生成することができる。また、順序データ生成部１２０は、硬い場所が割り当てられたブーム２２について、割り当てられた発破孔の数を少なくする。このため、複数の発破孔を形成するために必要な時間は短くなる。

（第５実施形態）
　図１１は、本実施形態に係る穿孔順序データ生成装置１０の機能を説明するための図である。本実施形態において、穿孔機２０は複数のブーム２２を有しており、複数のブーム２２を並行して動作させる。そして穿孔機２０の順序データ生成部１２０は、第１順序データを生成する際に、複数のブーム２２の相対距離が予め定められた基準を満たすようにする。以下、この基準を第１基準と記載する。第１基準は、例えば複数のブーム２２の相対距離の下限を示している。この場合、順序データ生成部１２０は、穿孔中の複数のブーム２２の相対距離Ｌが第１基準以上になるように、第１順序データを生成する。この際、順序データ生成部１２０は、複数のブーム２２毎に第１順序データを生成する。

　なお、第１基準は、穿孔時に隣り合うブーム２２が物理的に干渉しないような値となっており、例えば穿孔順序データ生成装置１０の操作者又は工事現場の管理者によって設定される。穿孔順序データ生成装置１０は、第１基準を一つのみ記憶していてもよいし、互いに異なる複数の第１基準を記憶していてもよい。後者の場合、順序データ生成部１２０は、複数の第１基準別かつ複数のブーム２２毎に第１順序データを生成してもよい。

　図１２は、穿孔順序データ生成装置１０の画面出力部１３０が出力する画面の一例を示す図である。本図に示す例において、順序データ生成部１２０は、複数の第１基準かつ複数のブーム２２毎に第１順序データを生成している。そして画面出力部１３０は、これらの第１順序データを一つの画面に表示できるように、画面データを生成する。より具体的には、画面出力部１３０は、複数の第１基準別に、複数のブーム２２毎の推奨順を一つの表示領域に表示させている。なお、各表示領域の表示態様は、図９（Ｂ）に示した例と同様である。

　本実施形態によっても、穿孔機２０が複数のブーム２２を有している場合に、穿孔順序データ生成装置１０は、各ブーム２２別に第１順序データを生成することができる。また、第１順序データに従って発破孔を穿孔する場合、複数のブーム２２が干渉する可能性は低くなる。さらに、画面出力部１３０が図１２に示した画面を表示させる場合、穿孔順序データ生成装置１０の操作者は、第１基準が変わることによって穿孔順序がどのように変わるかを把握できる。

（第６実施形態）
　図１３は、本実施形態に係る穿孔順序データ生成装置１０の機能を説明するための図である。穿孔順序データ生成装置１０の順序データ生成部１２０は、複数の発破孔を順次選択することにより、前記複数の発破孔の形成順序を順次決定していく。そして本実施形態において、複数の発破孔を形成している間のブームの移動方向の基準が予め設定されている。以下、この基準を第２基準と記載する。そして穿孔機２０の順序データ生成部１２０は、第２基準を用いて第１順序データを生成する。

　一例として、第２基準は、方向を示している。そして順序データ生成部１２０は、ある発破孔の次に穿孔すべき発破孔を選択する場合、第２基準が示す方向におけるブームの移動量が可能な限り０以上になるようにする。言い換えると、順序データ生成部１２０は、第１順序データを生成する際、第２基準が示す方向において、なるべくブームが後戻りしないようにする。なお、順序データ生成部１２０は、必要に応じて、第２基準を用いて生成した第１順序データを、ブームの移動距離が短くなるように（例えば最小になるように）、さらに修正してもよい。

　例えば順序データ生成部１２０は、以下のようにして第１順序データを生成する。まず順序データ生成部１２０は、図１３に示すように、第２基準に対してほぼ直交する方向に（例えば第２基準に対する進行方向の角度θが７５°以上になるように）往復運動するパターンを生成する。そしてこのパターンと重なる順に発破孔を選択することにより、第１順序データの初期データを生成する。その後、順序データ生成部１２０は、この初期データを、ブームの移動距離が短くなるように（例えば最小になるように）修正する。

　なお、穿孔順序データ生成装置１０は、第２基準を一つのみ記憶していてもよいし、互いに異なる複数の第２基準を記憶していてもよい。後者の場合、順序データ生成部１２０は、複数の第２基準別に第１順序データを生成してもよい。そして穿孔順序データ生成装置１０の画面出力部１３０は、複数の第２基準別に第１順序データを一つの画面に表示させてもよい。

　また穿孔機２０が複数のブーム２２を有している場合、穿孔順序データ生成装置１０は、複数のブーム２２別に第２基準を記憶していてもよい。この場合、順序データ生成部１２０は、複数の第２基準別かつ複数のブーム２２別に第１順序データを生成してもよい。そして穿孔順序データ生成装置１０の画面出力部１３０は、複数の第２基準別かつ複数のブーム２２に生成された第１順序データを一つの画面に表示させてもよい。この画面の一例は、図１２に示した例と同様である。

　本実施形態によれば、穿孔順序データ生成装置１０の管理者または利用者は、ブーム２２の移動方向の基準を設定できる。

（第７実施形態）
　図１４は、本実施形態に係る穿孔順序データ生成装置１０の機能を説明するための図である。穿孔順序データ生成装置１０の順序データ生成部１２０は、複数の発破孔を順次選択することにより、前記複数の発破孔の形成順序を順次決定していく。発破孔の穿孔順を決める際、何らかのルールが定められていることがある。このルールの一例は、第５実施形態で示した第１基準である。この場合、ある発破孔を選択した時まではこのルールが満たされているが、その次の発破孔（以下、第１の発破孔と記載）を選択したときにこのルールが満たされなくなることがある。この場合、画面出力部１３０は、第１の発破孔を示す情報を出力する。

　例えば図１４（Ａ）に示す例において、画面出力部１３０は、複数の発破孔の位置を示す画面において、第１の発破孔までの穿孔順を示すデータを表示させる。この際、画面出力部１３０は、第１の発破孔を、他の発破孔とは異なる態様で表示させる。ここで、異なる態様の一例は、色、模様、及び外形線の少なくとも一つが異なることである。

　また順序データ生成部１２０は、第１の発破孔がないと仮定したときの第１順序データを生成してもよい。この場合、図１４（Ｂ）に示すように、画面出力部１３０は、この第１順序データが示す推奨順を示す画面の中に、第１の発破孔の位置を表示させてもよい。

　本実施形態によれば、順序データ生成部１２０が発破孔の推奨順を決めている途中に、予め定められたルールを満たすことができなくなった場合、画面出力部１３０は、その原因となる第１の発破孔の位置を出力する。このため、穿孔順序データ生成装置１０の管理者または利用者は、容易に第１の発破孔を認識できる。また管理者または利用者は、第１の発破孔がないと仮定したときの発破孔を形成するときの推奨順を認識できる。

（第８実施形態）
　図１５は、本実施形態に係る穿孔順序データ生成装置１０の機能を説明するための図である。本実施形態に係る穿孔順序データ生成装置１０は、以下の点を除いて、上記したいずれかの実施形態に係る穿孔順序データ生成装置１０と同様の構成である。

　まず穿孔位置データは、属性データを含んでいる。属性データは、少なくとも一つの発破孔の属性を示しており、例えば発破孔の位置を決定する人によって設定される。一例として、属性データは、その発破孔が最後に形成された方が良いことを示している。このような発破孔は、例えば下段に位置している発破孔である。その理由は、下段に位置している発破孔を先に形成した場合、その発破孔よりも上に位置する発破孔を形成する際に、下段に位置している発破孔の前やその近傍に、岩盤の破片が積もる可能性があるためである。

　そして順序データ生成部１２０は、この属性データを用いて第１順序データを生成する。例えば属性データが、その発破孔が最後に形成された方が良いことを示している場合、第１順序データを生成する際に、その発破孔が最後に形成されるようにする。

　なお属性データは、すべての発破孔の属性を示していてもよい。例えば属性データは、すべての発破孔について、その発破孔の相対的な位置（例えば下段、中段、又は上段）を示していてもよい。この場合、順序データ生成部１２０は、第１順序データを生成する際に、属性が「下段」である発破孔が最後に形成されるようにする。

　また、属性データに含まれるべき属性は、予め設定されているのが好ましい。例えば複数の属性の候補が予め設定されている。そして属性データを生成する人は、各発破孔について、複数の候補からその発破孔の属性を選択する。

　本実施形態によっても、作業者は、複数の発破孔の形成順を決定しやすくなる。また、穿孔位置データは、属性データを含んでいる。そして穿孔順序データ生成装置１０は、この属性データを用いて第１順序データを生成する。従って、第１順序データの妥当性は高くなる。

　以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

　また、上述の説明で用いた複数のフローチャートでは、複数の工程（処理）が順番に記載されているが、各実施形態で実行される工程の実行順序は、その記載の順番に制限されない。各実施形態では、図示される工程の順番を内容的に支障のない範囲で変更することができる。また、上述の各実施形態は、内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。

　この出願は、２０２０年１２月２１日に出願された日本出願特願２０２０－２１１０８０号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１０　　　　穿孔順序データ生成装置
２０　　　　穿孔機
２２　　　　ブーム
１１０　　　　位置取得部
１２０　　　　順序データ生成部
１３０　　　　画面出力部
１４０　　　　モデル記憶部
１５０　　　　穿孔データ記憶部
１６０　　　　第２順序データ取得部

Claims (21)

1. 　切羽に形成されるべき複数の発破孔それぞれの前記切羽における位置を示す穿孔位置データを取得する位置取得部と、
   　前記穿孔位置データを用いて、前記複数の発破孔の形成順序の推奨順を示す第１順序データを生成する順序データ生成部と、
   　前記推奨順を示す画面データを生成して出力する画面出力部と、
   を備える穿孔順序データ生成装置。
2. 　請求項１に記載の穿孔順序データ生成装置において、
   　前記切羽はトンネル又は坑道に設けられており、
   　前記順序データ生成部は、
   　　前記トンネル又は坑道を掘り進める際に既に形成された発破孔を形成したときのデータである穿孔データを取得し、
   　　前記穿孔位置データ及び前記穿孔データを用いて、前記第１順序データを生成する穿孔順序データ生成装置。
3. 　請求項２に記載の穿孔順序データ生成装置において、
   　前記穿孔データは、当該発破孔を形成したときの所要時間を含む、穿孔順序データ生成装置。
4. 　請求項２又は３に記載の穿孔順序データ生成装置において、
   　前記穿孔データは、当該発破孔を形成している間に生じた振動又は音を示す振動データを含む、穿孔順序データ生成装置。
5. 　請求項２～４のいずれか一項に記載の穿孔順序データ生成装置において、
   　前記穿孔データは、当該発破孔を形成したときに用いられた機械に対してオペレータが行った操作を示す操作データを含む、穿孔順序データ生成装置。
6. 　請求項２～５のいずれか一項に記載の穿孔順序データ生成装置において、
   　前記穿孔データは、当該発破孔に用いられた機械の出力の大きさを示す出力データを含む、穿孔順序データ生成装置。
7. 　請求項１～６のいずれか一項に記載の穿孔順序データ生成装置において、
   　前記順序データ生成部は、さらに、前記切羽の表面の凹凸を示す凹凸データ及び前記切羽の画像の少なくとも一方を用いて前記第１順序データを生成する、穿孔順序データ生成装置。
8. 　請求項１～７のいずれか一項に記載の穿孔順序データ生成装置において、
   　外部から、前記第１順序データとは異なるデータであって前記複数の発破孔の形成順序を示す第２順序データを取得する第２順序データ取得部を備え、
   　前記画面出力部は、前記画面データとして、前記第１順序データが示す形成順序と、前記第２順序データが示す形成順序と、を視覚的に確認するためのデータを生成する穿孔順序データ生成装置。
9. 　請求項１～８のいずれか一項に記載の穿孔順序データ生成装置において、
   　前記複数の発破孔を形成するときには複数のブームが用いられ、
   　前記順序データ生成部は、前記複数のブーム別に当該ブームが形成すべき発破孔を割り当て、前記複数のブーム別に前記第１順序データを生成する穿孔順序データ生成装置。
10. 　請求項１～９のいずれか一項に記載の穿孔順序データ生成装置において、
    　前記画面出力部は、前記第１順序データに従って穿孔するときの、当該穿孔を行うブームの動きを示す動画を、前記画面データに含める、穿孔順序データ生成装置。
11. 　請求項１～１０のいずれか一項に記載の穿孔順序データ生成装置において、
    　前記画面データは、前記切羽に前記複数の発破孔の位置を、第１順序データが示す推奨順とともに投影するためのデータであり、
    　前記画面出力部は、前記切羽に画像を投影する投影装置に前記画面データを出力する、穿孔順序データ生成装置。
12. 　請求項１～１０のいずれか一項に記載の穿孔順序データ生成装置において、
    　前記画面データは、前記切羽における前記複数の発破孔の位置を、拡張現実画面に表示させるためのデータであり、
    　前記画面出力部は、拡張現実用のディスプレイに前記画面データを出力する、穿孔順序データ生成装置。
13. 　請求項１～１２のいずれか一項に記載の穿孔順序データ生成装置において、
    　前記複数の発破孔を形成するときには複数のブームが用いられ、
    　前記複数の発破孔を形成している間に前記複数のブームの相対距離が満たすべき第１基準が設定されており、
    　前記順序データ生成部は、前記複数のブームの相対距離が前記第１基準を満たすように、前記複数のブーム別に前記第１順序データを生成する、穿孔順序データ生成装置。
14. 　請求項１３に記載の穿孔順序データ生成装置において、
    　複数の前記第１基準が設定されており、
    　前記順序データ生成部は、前記複数の第１基準別かつ前記複数のブーム別に前記第１順序データを生成し、
    　前記画面データは、前記複数の第１基準別かつ前記複数のブーム別に生成された前記第１順序データを一つの画面に表示するためのデータである、穿孔順序データ生成装置。
15. 　請求項１３又は１４に記載の穿孔順序データ生成装置において、
    　前記順序データ生成部は、前記複数の発破孔を順次選択することにより、前記複数の発破孔の形成順序を順次決定していき、
    　前記画面出力部は、第１の前記発破孔を選択したときに前記第１基準を満たさないとき、前記第１の発破孔を示す情報を出力する、穿孔順序データ生成装置。
16. 　請求項１５に記載の穿孔順序データ生成装置において、
    　前記順序データ生成部は、前記第１の発破孔がないと仮定した時の前記第１順序データを生成する、穿孔順序データ生成装置。
17. 　請求項１～１６のいずれか一項に記載の穿孔順序データ生成装置において、
    　複数の発破孔を形成している間のブームの移動方向の基準を示す第２基準が設定されており、
    　前記順序データ生成部は、前記第２基準を用いて前記第１順序データを生成する、穿孔順序データ生成装置。
18. 　請求項１７に記載の穿孔順序データ生成装置において、
    　複数の前記第２基準が設定されており、
    　前記順序データ生成部は、前記複数の第２基準別に前記第１順序データを生成し、
    　前記画面データは、前記複数の第２基準別に生成された前記第１順序データを一つの画面に表示するためのデータである、穿孔順序データ生成装置。
19. 　請求項１～１８のいずれか一項に記載の穿孔順序データ生成装置において、
    　前記穿孔位置データは、さらに、少なくとも一つの前記発破孔の属性を示す属性データを有しており、
    　前記順序データ生成部は、さらに前記属性データを用いて前記第１順序データを生成する、穿孔順序データ生成装置。
20. 　コンピュータが、
    　　切羽に形成されるべき複数の発破孔それぞれの前記切羽における位置を示す穿孔位置データを取得する位置取得処理と、
    　　前記穿孔位置データを用いて、前記複数の発破孔の形成順序の推奨順を示す第１順序データを生成する順序データ生成処理と、
    　　前記推奨順を示す画面データを生成して出力する画面出力処理と、
    を行う穿孔順序データ生成方法。
21. 　コンピュータに、
    　　切羽に形成されるべき複数の発破孔それぞれの前記切羽における位置を示す穿孔位置データを取得する位置取得機能と、
    　　前記穿孔位置データを用いて、前記複数の発破孔の形成順序の推奨順を示す第１順序データを生成する順序データ生成機能と、
    　　前記推奨順を示す画面データを生成して出力する画面出力機能と、
    を持たせるプログラム。

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